rancang bangun cetakan cup pada proses deep drawing

TUGAS AKHIR

RANCANG BANGUN CETAKAN CUP PADA PROSES DEEP

DRAWING

Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh

Gelar Sarjana Teknik Mesin Pada Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Sumatera Utara

Disusun Oleh:

ABDE DHONI MIADI

1307230049

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SUMATERA UTARA

MEDAN

2020

ii

HALAMAN PENGESAHAN

Tugas Akhir ini diajukan oleh:

Nama : Abde Dhoni Miadi

Npm : 1307230049

Program Studi : Teknik Mesin

Judul Skripsi : Rancang Bangun Cetakan Cup Pada Proses Deep Drawing

Bidang ilmu : Kontruksi Dan Manufaktur

Telah berhasil dipertahankan di hadapan Tim Penguji dan diterima sebagai salah

satu syarat yang diperlukan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah

Sumatera Utara.

Medan,

Mengetahui dan menyetujui:

Dosen Pembimbing I / Penguji Dosen Pembimbing II / Peguji

Khairul Umurani, S.T., M.T Ahmad Marabdi Siregar,S.T,M.T

Program Studi Teknik Mesin

Ketua,

Affandi, S.T., M.T

iii

SURAT PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR

Saya yang bertanda tangan di bawah ini:

Nama Lengkap : Abde Dhoni Miadi

Tempat /Tanggal Lahir : N. Sira-sira/03 Februari 1996

NPM : 1307230049

Fakultas : Teknik

Program Studi : Teknik Mesin

Menyatakan dengan sesungguhnya dan sejujurnya, bahwa laporan Tugas Akhir

saya yang berjudul:

“Rancang Bangun Cetakan Cup Pada Prosess Deep Drawing…”,

Bukan merupakan plagiarisme, pencurian hasil karya milik orang lain, hasil kerja

orang lain untuk kepentingan saya karena hubungan material dan non-material,

ataupun segala kemungkinan lain, yang pada hakekatnya bukan merupakan karya

tulis Tugas Akhir saya secara orisinil dan otentik.

Bila kemudian hari diduga kuat ada ketidaksesuaian antara fakta dengan

kenyataan ini, saya bersedia diproses oleh Tim Fakultas yang dibentuk untuk

melakukan verifikasi, dengan sanksi terberat berupa pembatalan kelulusan/

kesarjanaan saya.

Demikian Surat Pernyataan ini saya buat dengan kesadaran sendiri dan tidak

atas tekanan ataupun paksaan dari pihak manapun demi menegakkan integritas

akademik di Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas

Muhammadiyah Sumatera Utara.

Medan, Maret 2020

Saya yang menyatakan,

Abde Dhoni Miadi

iv

ABSTRAK

Cetakan cup berfungsi sebagai penutup botol,yang dimana berfungsi untuk salah

satu produk minuman di Indonesia, pembuatan tutup cup ini menggunakan proses

deep drawing dimana gaya diberikan pada benda kerja agar terdeformasi plastis

mengikuti bentuk dari punch dengan kedalaman 70 mm. Dalam pembuatan

cetakan cup menggunakan proses deep drawing Terdapat potensi cacat yang bisa

terjadi akibat besarnya gaya yang di timbulkan serta tingkat kedalaman cetakan.

Proses rancangan cetakan cup menggunakan software solidworks 2016 yang

sudah terinstall di laptop, adapun bahan yang di gunakan untuk membuat cetakan

cup tutup botol menggunakan steel (besi baja) dengan ketebalan 14,5 mm dan

penentuan pembuatan cetakan cup tutup botol menggunakan bahan alumunium

dengan ketebalan 0,5 mm dan berdiameter 115 mm. Dari hasil proses

pembentukan tutup dengan material alumunium diperoleh informasi bahwa pada

bagian atas cup (sisa) tidak terdapat cacat kerutan yang sebelumnya tampak pada

hasil eksperimen di ketebelan 0,6 mm. Metode pembuatan cetakan cup adalah

metode rancang bangun cetakan cup menggunakan software solidworks 2016

Kata kunci : Rancang Bangun, Deep Drawing, Solidworks, Cetakan Cup.

v

ABSTRACT

The cup mold functions as a bottle cover, which functions for one of the beverage

products in Indonesia, the manufacture of this cup cap uses a deep drawing

process where a force is applied to the workpiece so that it is plastically deformed

to follow the shape of the punch with a depth of 70 mm. In making a cup mold

using a deep drawing process, there are potential defects that can occur due to

the magnitude of the force generated and the depth of the mold. The process of

designing a cup mold uses the SolidWorks 2016 software which is already

installed on a laptop, as for the materials used to make a bottle cap cup mold

using steel with a thickness of 14.5 mm and the determination of making a bottle

cap cup mold using aluminum with a thickness of 0,5 mm and a diameter of 115

mm. From the results of the lid forming process with aluminum material,

information is obtained that at the top of the cup (remaining) there are no wrinkle

defects that were previously seen in the experimental results at a thickness of 0.6

mm. The cup mold making method is a cup mold design method using SolidWorks

2016 software

Keywords: Design, Deep Drawing, Solidworks, Cup Mold.

vi

KATA PENGANTAR

Dengan nama Allah Yang Maha Pengasih lagi Maha Penyayang. Segala

puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan

karunia dan nikmat yang tiada terkira. Salah satu dari nikmat tersebut adalah

keberhasilan penulis dalam menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini yang berjudul

“Rancang Bangun Cetakan Cup Pada Proses Deep Drawing” sebagai syarat untuk

meraih gelar akademik Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Mesin,

Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Sumatera Utara (UMSU), Medan.

Banyak pihak telah membantu dalam menyelesaikan laporan Tugas Akhir

ini, untuk itu penulis menghaturkan rasa terimakasih yang tulus dan dalam

kepada:

1. Bapak Khairul Umurani, S.T, M.T selaku Dosen Pembimbing I yang telah

banyak membimbing dan mengarahkan penulis dalam menyelesaikan Tugas

Akhir ini.

2. Bapak Ahmad Marabdi, S.T, M.T selaku Dosen Pimbimbing II yang telah

banyak membimbing dan mengarahkan penulis dalam menyelesaikan Tugas

Akhir ini.

3. Bapak Sudirman Lubis, S.T, M.T selaku Dosen Pembanding I dan Penguji

yang telah banyak memberikan koreksi dan masukan kepada penulis dalam

menyelesaikan Tugas Akhir ini.

4. Bapak Munawar Alfansury Siregar, S.T, M.T. selaku Dosen Pembanding II

dan Penguji yang telah banyak memberikan koreksi dan masukan kepada

penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

5. Bapak Munawar Alfansury Siregar, S.T., M.T selaku Dekan Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Sumatera Utara.

6. Bapak Ade Faisal,S.T., M.Sc., Ph.D selaku Wakil Dekan I Fakultas Teknik


vii

7. Bapak Khairul Umurani, S.T., M.T selaku Wakil Dekan III Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Sumatera Utara dan juga membantu penulis

selama Tugas Akhir ini.

8. Bapak Affandi, S.T., M.T selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin


9. Bapak Chandra A Siregar, S.T., M.T selaku Sekretaris Prodi Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Sumatera Utara.

10. Seluruh Bapak/Ibu Dosen di Program Studi Teknik Mesin, Universitas

Muhammadiyah Sumatera Utara yang telah banyak memberikan ilmu ke

teknik mesin kepada penulis.

11. Kedua orang tua penulis, Ayahanda Ngadimin, dan Ibunda Tumiani yang telah

banyak memberikan kasih sayang, nasehatnya, doanya, serta pengorbanan

yang tidak dapat ternilai dengan apapun itu kepada penulis selaku anak yang

di cintai dalam melakukan penulisan Tugas Akhir ini.

12. Bapak/Ibu Staf Administrasi di Biro Fakultas Teknik, Universitas

Muhammadiyah Sumatera Utara.

13. Seluruh rekan-rekan seperjuangan mahasiswa Program Studi Teknik Mesin

khususnya kelas A-1, B1-Pagi C1-Pagi .

14. Para sahabat tercinta dan keluarga dirumah yang telah banyak membantu dan

memberikan semangat kepada penulis dengan memberikan masukan-masukan

yang bermanfaat selama proses perkuliahan maupun dalam penulisan Tugas

Sarjana ini.

Laporan Tugas Akhir ini tentunya masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu

penulis berharap kritik dan masukan yang konstruktif untuk menjadi bahan

pembelajaran berkesinambungan penulis di masa depan. Semoga laporan Tugas

Akhir ini dapat bermanfaat bagi dunia konstruksi teknik Mesin.

Medan, September 2020

Abde Dhoni Miadi

viii

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN………………………………………………………ii

LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ……………………iii

ABSTRAK…………………………………………………………………………iv

ABSTRACT………………………………………………………………………...v

KATA PENGANTAR……………………………………………………………. vi

DAFTAR ISI……………………………………………………………………...vii

DAFTAR TABEL…………………………………..............................................viii

DAFTAR GAMBAR……………………………………………………………ix

DAFTAR NOTASI…………………………………………………………….xiii ..

BAB 1 PENDAHULUAN .

1.1 Latar Belakang…………………………………………………......1

1.2 RumusanMasalah………………………………………………......2

1.3 Ruang lingkup………………………………………………….......2

1.4 Tujuan…………………………………………………………….. 2

1.4.1 Tujuan Umum……………………………………………… 2

1.4.2 Tujuan Khusus……………………………………………... 2

1.5 Manfaat Penulisan………………………………………………… 3

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Defenisi Rancang Bangun………………………………………… 4

2.2 Pengertian Deep Drawing………………………………………… 4

2.2.1 Proses Deep Drawing………………………………………. 5

2.2.2 Komponen Utama Di Set…………………………………... 7

2.2.3 Klarifikasi Deep Drawing………………………………….. 9

2.2.4 Variable Proses Deep Drawing……………………….......... 9

2.3 Sheet Meta……………………………………………………….... 13

2.3.1 Teori Pembuatan Logam…………………………………… 14

2.3.2 Stamping……………………………………………………. 15

2.3.3 Operasi Pemotongan .............................................................. 16

2.3.4 Press Dier ............................................................................... 18

2.3.5 Heat Treatment ....................................................................... 20

BAB 3 METODE PENELITIAN

3.1 Tempat Dan Waktu Penelitian………………………………… 23

3.1.1 Tempat Penelitian………………………………………. 23

3.1.2 Waktu…………………………………………………… 23

3.2 Alat Penelitian…………………………………………………. 24

3.2.1 Laptop………………………………………………….. 24

3.2.2 Softwere Solidworks…………………………………… 24

ix

3.3 Diagram Alir…………………………………………………… 25

3.4 Tahap Mendesain Cetakan Cup……………………………….. 26

3.4.1 Menggunakan Softwere Solidwork…………………… 26

3.4.2 Klik New Document............................................................... 26

3.4.3 Klik Part Untuk Membuat Spesimen ..................................... 27

3.4.4 Klik Ok ................................................................................... 27

3.5 Mendisain Konsep Pembuatan Diameter Dan Extrude Boss 28

3.5.1 Klik Front Plane ..................................................................... 28

3.5.2 Klik Sketch Untuk Tahapan Spesimen................................... 28

3.5.3 Klik Circle Untuk Membuat Lingkaran ................................. 29

3.5.4 Klik Tanda Merah Pada Front Plane ...................................... 29

3.5.5 Bentuk Circle Ditarik ............................................................. 30

3.5.6 Klik Feature ............................................................................ 30

3.5.7 Klik Extruded Boss Base........................................................ 31

3.5.8 Klik Untuk Menentukan Ukuran/tebal ................................... 31

3.5.9 Hasil Dari Extruded Boss Base .............................................. 32

3.6 Langkah Pembuatan Diameter Keadalaman 32

3.6.1 Klik Pada Tengah Base .......................................................... 32

3.6.2 Klik Circle .............................................................................. 33

3.6.3 Klik Lalu Tarik Tanda Tengah Pada Circle ........................... 33

3.6.4 Hasil Dari Menarik Circle ...................................................... 34

3.6.5 Klik Features .......................................................................... 34

3.6.6 Klik Extruded Cut .................................................................. 35

3.6.7 Menentukan Ukuran ............................................................... 35

3.6.8 Hasil Dari Extruded Cut ......................................................... 36

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Konsep Rancangan……………………………………………. 37

4.1.1 Menjalankan Komputer Dan Memilih Software Solidworks 37

4.2 Mendesain Model Cetakan Atas……………………………… 37

4.2.1 Tahapan Pembuatan Cetakan Atas……………………. 38

4.3 Mendesain Model Cetakan Penekuk Plat…………………….. 43

4.3.1 Tahapan Pembuatan Cetakan Penekuk Plat…………….. 43

4.4 Mendesain Model Cetakan Bawah .................................................. 49

4.4.1 Tahapan Pembuatan Cetakan Bawah ..................................... 50

4.5 Mendesain Model Cetakan Cup Full/Keseluruhan .......................... 52

4.5.1 Tahapan Pembuatan Cetakan Cup Full/Keseluruhan ............. 53

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan…………………………………………………….. 62

5.2 Saran…………………………………………………………… 62

DAFTAR PUSTAKA……………………………………………………………63

LAMPIRAN

LEMBAR ASISTENSI

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

x

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 : Jenis Material Dan Kecepatan Maksimal 12

Tabel 3.1 : Tempat Dan Waktu Penelitian 23

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 : Blank Dan Draw Piece…………………………………………... 4

Gambar 2.2 : Proses Deep Drawing……………………………………………5

Gambar 2.3 : Beberapa Macam Bentuk Draw Piece…………………………..7

Gambar 2.4 : Bagian Utama Die Drawing .................................................... … 8

Gambar 2.5 : Proses Pemotongan Lembaran Pelat Antara Dua Mata Pisau ..... 16

Gambar 2.6 : Karakteristik Sisi Pembuatan Koin ............................................ 17

Gambar 3.1 : Diagram Alir 25

Gambar 3.2 : Menggunakan Software Solidworks ........................................... 26

Gambar 3.3 : Klik New Document ................................................................... 26

Gambar 3.4 : Klik Part………………………………………………………..27

Gambar 3.5 : Klik Ok ........................................................................................ 27

Gambar 3.6 : Klik Front Plane .......................................................................... 28

Gambar 3.7 : Klik Sketch .................................................................................. 28

Gambar 3.8 : Klik Circle ................................................................................... 29

Gambar 3.9 : Klik Tanda Merah Pada Front Plane ........................................... 29

Gambar 3.10: Bentuk Circle Ditarik .................................................................. 30

Gambar 3.11: Klik Feature ................................................................................. 30

Gambar 3.12: Klik Extruded Boss Base ............................................................ 31

Gambar 3.13: Klik Untuk Menentukan Ukuran / Tebal .................................... 31

Gambar 3.14: Hasil Dari Extruded Boss Base ................................................... 32

Gambar 3.15: Klik Pada Tengah Base ............................................................... 32

Gambar 3.16: Klik Circle ................................................................................... 33

Gambar 3.17: Klik Lalu Tarik Tanda Pada Tengah Circle ................................ 33

Gambar 3.18: Hasil Dari Menarik Circle ........................................................... 34

Gambar 3.19: Klik Features ............................................................................... 34

Gambar 3.20: Klik Extruded Cut ....................................................................... 35

Gambar 3.21: Menentukan Ukuran .................................................................... 35

Gambar 3.22: Hasil Dari Extruded Cut .............................................................. 36

Gambar 4.1 : Tampilan Layar Laptop ............................................................... 37

Gambar 4.2 : Diameter 1 = 40 mm Dengan Panjang 28,74 mm ....................... 38

Gambar 4.3 : Diameter 2 = 82,63 mm Dengan Panjang 17,40 mm .................. 39

Gambar 4.4 : Diameter 3 = 87,21 mm Dengan Panjang 120,50 mm ................ 40

Gambar 4.5 : Diameter 4 = 48 mm Dengan Panjang Kedalaman 30 mm ......... 41

Gambar 4.6 : Panjang Keseluruhan Cetakan Atas 166,64 mm ......................... 42

Gambar 4.7 : Cetakan Sambungan Atas ........................................................... 42

Gambar 4.8 : Membuat Diameter 1 = 19 mm Dengan Panjang 19,60 mm ...... 43

Gambar 4.9 : Diameter 2 = 48 mm Dengan Panjang 30 mm ............................ 44

Gambar 4.10 : Diameter 3 = 105 mm Dengan Panjang 95,50 mm ..................... 45


xii


Gambar 4.13 : Diameter 6 = 90,50 mm Dengan Panjang Kedalaman 70 mm .... 48

Gambar 4.14 : Cetakan Penekuk Plat .................................................................. 49


Gambar 4.16 : Diameter 2 = 90,50 mm Dengan Panjang 60 mm ....................... 51

Gambar 4.17 : Cetakan Bawah Tempat Spesimen Ditekuk ................................ 52

Gambar 4.18 : Diameter 1 = 40 mm Dengan Panjang 28,74 .............................. 53


Gambar 4.20 : Diameter 3 = 87,21 mm Dengan Panjang 120,50 mm ................ 55

Gambar 4.21 : Diameter 4 = 105 mm Dengan Panjang 95,50 mm ..................... 56




Gambar 4.25 : Cetakan Cup Full/Keseluruhan ................................................... 59

Gambar 4.26 : Gambar Teknik Cetakan Cup ...................................................... 60

Gambar 4.27: Gambar Asli Cetakan Bawah ..................................................... .60

Gambar 4.28: Gambar Asli Cetakan Full ...........................................................61

xiii

DAFTAR NOTASI

Notasi Satuan

D = Diameter Panjang (cm)

D = Diameter tengah (cm)

D = Diameter tebal (cm)

D = Diameter Kedalaman (cm)

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Cup Drawing merupakan serangkaian proses plat yang dibentuk menyerupai

mangkuk atau topi dengan cara stamping metal atau yang sering kita kenal dengan

sebutan deep drawing. Pada proses Cup Drawing, banyak dijumpai beberapa cacat

pada proses pengerjaannya, yaitu patahan (fracture), kerutan (wrinkle),

peregangan (stretching) dan perbedaan ketebalan (thickness variation). (Ingarao

dkk, 2009).

Oleh karena itu untuk menghindari terjadinya cacat pada proses Cup Drawing

salah satunya yaitu kerutan (wrinkling) maka harus dilakukan variasi pada dies,

kekuatan blank holder atau punch. Kerutan (wrinkling) adalah cacat yang tidak

diinginkan yang terjadi pada proses Cup Drawing. Hal ini terjadi pada tepi

(flange) serta dinding samping dari Cup yang ditarik kedalam. Alasan utama dari

cacat kerutan (wrinkling) adalah ketidak mampuan menahan Blank Holder

Force (BHF). Menurut pengalaman didunia manufaktur, menunjukkan

bahwa kerutan (wrinkling) ini dipengaruhi oleh berbagai faktor seperti sifat

mekanik dari lembar alumunium, geometri benda, kondisi kontak termasuk efek

pelumasan dan proses kondisi batas. Cara kerja proses ini yaitu material logam

berupa pelat atau lembaran diletakkan di atas die dan dijepit oleh blank holder,

setelah itu ditekan oleh punch sehingga material dapat mengalir dan mengikuti

bentuk rongga die (Tschaetsch, 2005). Hasil akhir produk deep drawing sangat

dipengaruhi oleh penentuan spesifikasi proses yang tepat pada tahap

perancangan awal. Spesifikasi deep drawing yang ditentukan secara sembarang

dapat menyebabkan beberapa jenis cacat seperti retak, kerut, pecah serta

penipisan dinding produk. Dimensi dari spesifikasi yang sesuai terhadap

tuntutan kebutuhan produk yang ada.

adapun bahan yang di gunakan untuk membuat cetakan cup tutup botol

menggunakan steel (besi baja) dengan ketebalan 14,5 mm dan penentuan

pembuatan cetakan cup tutup botol menggunakan bahan alumunium dengan

ketebalan 0,5 mm. Dari hasil proses pembentukan tutup dengan material

alumunium diperoleh informasi bahwa pada bagian atas cup (sisa) tidak terdapat

2

cacat kerutan yang sebelumnya tampak pada hasil eksperimen di ketebelan 0,6

mm. maka dapat disimpulkan untuk mendapatkan hasil cetakan yang baik

menggunakan bahan alumunium dengan ketebalan 0,5 mm. pembuatan cetakan

cup adalah metode rancang bangun cetakan cup menggunakan software

solidworks 2016

Tugas akhir ini di lakukan untuk memberikan suatu fasilitas penunjang

Yang dapat di manfaatkan perusahaan dalam merancang cetakan cup tutup botol,

dengan menggunakan software solidwork yang pada saat ini solidwork adalah

parametric modeling yang permukakan untuk permodelan desain 3-D.

Berdasarkan uraian diatas yang melatar belakang penelitian ini berjudul “

RANCANG BANGUN CETAKAN CUP PADA PROSES DEEP DRAWING “

1.2. Rumusan Masalah

Rumusan masalah yang dapat di tetapkan berdasarkan latar belakang di atas

Bagaimana cara merancang cetakan deep drawing untuk produk cup tutup botol

dengan bahan steel (besi baja) dengan software solidwork.

1.3. Ruang Lingkup

Pada penulisan perancangan ini ada beberapa pembatasan masalah agar

penelitian ini lebih terarah dan sistematis, antara lain :

1. Hanya membahas tentang rancangan cetakan tutup cup tutup botol pada

mesin deep drawing.

2. Menegetahui hasil jadi cetakan cup tutup botol.

3. Tidak membahas perhitungan, biaya dan permesinan.

1.4.Tujuan Penulisan

Adapun tujuan penulisan ini adalah untuk mengetahui dan mempelajari

hasil dari perancangan cetakan tutup cup pada mesin die deep drawing :.

Tujuan Umum :

1. Salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan strata I

2. Mengetahui cara merancang bangun cetakan tutup cup pada mesin

deep drawing dengan software solidwork.

3

Tujuan Khusus :

1. Mendapatkn konsep rancangan cetakan deep drawing untuk

membentuk cetakan cup tutup botol dengan proses deep

drawing.

2. Mendapatkan kontruksi cetakan deep drawing yang dapat

membentuk cup tutup botol dengan menggunakan mesin press

hidrolik beserta komponen perlengkapan yang sudah tersedia.

3. Mempermudah pembuatan cetakan cup tutup botol.

1.5. Manfaat Penulisan

Manfaat yang diperoleh dari penulisan tugas akhir ini adalah:

1. Mampu memberikan kontribusi dan pengembangan dalam dunia industri.

2. Dalam bidang ilmu pengetahuan dapat dijadikan perencanaan ini sebagai

tambahan informasi dalam dunia industri terkusus tentang rancang bagun

sebuah alat .

3. Manfaat bagi mahasiswa adalah sebagai referensi untuk membuat tugas

yang berhubungan dengan rancang bangun cetakan tutup cup pada mesin

die deep drawing.

4. Sebagai bahan perbandingan dan pembelajaran antara teori yang diperoleh

dibangku perkuliahan dengan yang ada dilapangan.

4

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Definisi Rancang Bangun

Rancang bangun adalah proses perencanaan atau pembuatan alat, dan

teknik yang penting untuk meningkatkan efisiensi manufaktur dan produktivitas

di bidang perindustrian (Hoffman, 1990). Perancangan alat bantu, metode, dan

teknik yang diperlukan untuk memperbaiki efisiensi dan produktivitas suatu

proses manufaktur.

2.2. Pengertian Deep Drawing

Deep Drawing atau biasa disebut drawing adalah salah satu jenis proses

pembentukan logam, dimana bentuk pada umumnya berupa silinder dan selalu

mempunyai kedalaman tertentu, sedangkan definisi menurut P.CO Sharma

seorang professor production technology drawing adalah Proses drawing adalah

proses pembentukan logam dari lembaran logam ke dalam bentuk tabung (hollow

shape) (P.C. Sharma 2001)

Deep drawing dan drawing pada intinya merupakan satu jenis proses

produksi namun terdapat beberapa ahli yang membedakan dengan indek

ketinggian, proses deep drawing mempunyai indek ketinggian yang lebih besar

dibandingkan dengan drawing. Bahan dasar dari proses deep drawing adalah

lembaran logam (sheetmetal) yang disebut dengan blank, sedangkan produk dari

hasil proses deep drawing disebut dengan draw piece, (gambar 2.1)

Gambar 2.1 Blank dan draw piece

5

2.2.1 Proses Deep Drawing

Proses deep drawing dilakukan dengan menekan material benda kerja yang

berupa lembaran logam yang disebut dengan blank sehingga terjadi peregangan

mengikuti bentuk dies, bentuk akhir ditentukan oleh punch sebagai penekan dan

die sebagai penahan benda kerja saat di tekan oleh punch. pengertian dari sheet

metal adalah lembaran logam dengan ketebalan maksimal 6 mm, lembaran logam

(sheet metal) di pasaran dijual dalam bentuk lembaran dan gulungan.

Terdapat berbagai tipe dari lembaran logam yang digunakan, pemilihan

dari jenis lembaran tersebut tergantung dari :

Strain rate yang diperlukan

Benda yang akan dibuat

Material yang diinginkan

Ketebalan benda yang akan dibuat

Kedalaman benda

Pada umumnya berbagai jenis material logam dalam bentuk lembaran

dapat digunakan untuk proses deep drawing seperti stainless stell, alumunium,

tembaga, perak, emas, baja. Maupun titanium. Gambaran lengkap proses drawing

dapat dilihatpada gambar 2.2.

Gambar 2.2 Proses deep drawing

6

Berikut adalah macam-macam proses yang terjadi padaproses deep drawing :

a) Kontak Awal

Pada gambar 2.2.A, punch bergerak dari atas kebawah, blank dipegang oleh

blank holder agar tidak bergeser ke samping, kontak awal terjadi ketika

bagian-bagian dari die set saling menyentuh lembaran logam (blank) saat

kontak awal terjadi belum terjadi gaya-gaya dan gesekan dalam proses

drawing.

b) Bending

Selanjutnya lembaran logam mengalami proses bending seperti pada gambar

2.2.B, punch terus menekan kebawah sehingga posisi punch lebih dalam

melebihi jari-jari (R) dari die, sedangkan posisi die tetap tidak bergerak

ataupun berpindah tempat, kombinasi gaya tekan dari punch dan gaya penahan

dari die menyebabkan material mengalami peregangan sepanjang jari-jari die,

sedangkan daerah terluar dari blank mengalami kompresi arah radial. Bending

merupakan proses pertama yang terjadi pada rangkaian pembentukan proses

deep drawing, keberhasilan proses bending ditentukan oleh aliran material saat

proses terjadi.

c) Straightening

Saat punch sudah melewati radius die, gerakan punch ke bawah akan

menghasilkan pelurusan sepanjang dinding die (gambar 2.4.C), lembaran

logam akan mengalami peregangan sepanjang dinding die. Dari proses

pelurusan sepanjang dinding die diharapkan mampu menghasilkan bentuk

silinder sesuai dengan bentuk die dan punch.

d) Compression

Proses compression terjadi ketika punch bergerak kebawah, akibatnya blank

tertarik untuk mengikuti gerakan dari punch, daerah blank yang masih berada

pada blank holder akan mengalami compression arah radial mengikuti bentuk

dari die.

e) Tension

Tegangan tarik terbesar terjadi pada bagian bawah cup produk hasil deep

drawing, bagian ini adalah bagian yang paling mudah mengalami cacat sobek

7

(tore), pembentukan bagian bawah cup merupakan proses terakhir pada proses

deep drawing.

2.2.2 Komponen utama die set

Proses deep drawing mempunyai karateristik khusus dibandingkan dengan

proses pembentukan logam lain, yaitu pada umumnya produk yang dihasilkan

memiliki bentuk tabung yang mempunyai ketinggian tertentu, sehingga die yang

digunakan juga mempunyai bentuk khusus, proses pembentukan berarti adalah

proses non cutting logam. Produk yang dihasilkan dari deep drawing bervariasi

tergantung dari desain die dan punch, gambar 2.3. menunjukkan beberapa jenis

produk (draw piece) hasil deep drawing.

Gambar 2.3 Beberapa macam bentuk draw piece

8

Dalam satu unit die set terdapat komponen utama yaitu :

a) Punch

Punch merupakan bagian yang bergerak ke bawahuntuk meneruskan gaya dari

sumber tenaga sehingga blank tertekan ke bawah, bentuk punch disesuaikan

dengan bentuk akhir yang diiginkan dari proses drawing, letak punch pada

gambar 2.4. berada di atas blank, posisi dari punch sebenarnya tidak selalu

diatas tergantung dari jenis die drawing yang digunakan.

b) Blankholder

Berfungsi memegang blank atau benda kerja berupa lembaran logam, pada

gambar diatas blankholder berada diatas benda kerja, walaupun berfungsi

untuk memegang benda kerja, benda kerja harus tetap dapat bergerak saat

proses drawing dilakukan sebab saat proses drawing berlangsung benda kerja

yang dijepit oleh blankholder akan bergerak ke arah pusat sesuai dengan

bentuk dari die drawing. Sebagian jenis blankholder diganti dengan nest yang

mempunyai fungsi hampir sama, bentuk nest berupa lingkaran yang terdapat

lubang didalamnya, lubang tersebut sebagai tempat peletakan dari benda kerja

agar tidak bergeser ke samping.

c) Die

Merupakan komponen utama yang berperan dalam menentukan bentuk akhir

dari benda kerja drawing (drawpiece), bentuk dan ukuran die bervariasi sesuai

dengan bentuk akhir yang diinginkan, kontruksi die harus mampu menahan

gerakan, gaya geser serta gaya punch. Pada die terdapat radius tertentu yang

berfungsi mempermudah reduksi benda saat proses berlangsung, lebih jauh

lagi dengan adanya jari-jari diharapakan tidak terjadi sobek pada material

yang akan di drawing. Sedangkan komponen lainya merupakan komponen

tambahan tergantung dari jenis die yang dipakai. Bentuk dan posisi dari

komponen utama tersebut dapat dilihat pada gambar 2.4.

9

Gambar 2.4 Bagian Utama Die Drawing

2.2.3 Klasifikasi Deep Drawing

Dalam proses pembentukan logam deep drawing, terdapat dua klasifikasi

pembentukan, yaitu konvensional dan non-konvensional.

1. Deep Drawing Konvensional

Deep drawing konvensional adalah proses pembentukan logam dengan

bentuk dan cara sederhana, dengan komponen utama punch, blank holder, dan die.

Biasanya benda kerja yang dihasilkan berbentuk tabung, mangkok, dan lain-lain

seperti panci, rantang dan mug.

2. Deep drawing Non-konvensional

Deep drawing non-konvensional adalah pembentukan yang memilki

tujuan utama untuk memperpanjang batas mampu bentuk dari proses

pembentukan deep drawing, sehingga hasil benda kerja yang didapatkan dari

proses ini memiliki variasi bentuk yang rumit, seperti intake manifold yang

memilki lekukan-lekukan.

2.2.4. Variabel Proses Deep Drawing

Terdapat beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam melakukan proses

deep drawing, variabel yang mempengaruhi proses deep drawing antara lain:

a). Gesekan

Saat proses deep drawing berlangsung gesekan terjadi antara permukaan

punch, dies drawing dengan blank, gesekan akan mempengaruhi hasil dari produk

yang dihasilkan sekaligus mempengaruhi besarnya gaya yang dibutuhkan untuk

proses pembentukan drawing, semakin besar gaya gesek maka gaya untuk proses

10

deep drawing juga meningkat, beberapa faktor yang mempengaruhi gesekan

antara lain:

• Pelumasan

proses pelumasan adalah salah satu cara mengontrol kondisi

lapisan tribologi pada proses drawing, dengan pelumasan diharapkan

mampu menurunkan koefisien gesek permukaan material yang

bersinggungan.

• Gaya Blank Holder

Gaya blank holder yang tinggi akan meningkatkangesekan yang

terjadi, bila gaya blank holder terlalu tinggi dapat mengakibatkan aliran

material tidak sempurna sehingga produk dapat mengalami cacat.

• Kekasaran Permukaan Blank

Kekasaran permukaan blank mempengaruhi besarnya gesekan

yang terjadi, semakin kasar permukaan blank maka gesekan yang terjadi

juga semakin besar. Hal ini disebabkan kofisien gesek yang terjadi

semakin besar seiring dengan peningkatan kekasaran permukaan.

• Kekasaran Permukaan punch, die dan blank holder

Seperti halnya permukaan blank semakin kasar permukaan punch,

die dan blank holder koefisien gesek yang dihasilkan semakin besar

sehingga gesekan yang terjadi juga semakin besar.

b). Bending dan straightening

Pada proses deep drawing setelah blank holder dan punch menempel pada

permukaan blank saat kondisi blank masih lurus selanjutnya terjadi proses

pembengkokan material (bending) dan pelurusan sheet sepanjang sisi samping

dalam dies (straightening). Variabel yang mempengaruhi proses ini adalah :

• Radius Punch

Radius punch disesuaikan dengan besarnya radius die, radius

punch yang tajam akan memperbesar gaya bending yang dibutuhkan untuk

proses deep drawing.

• Radius Die

Radius die disesuaikan dengan produk yang pada nantinya akan

dihasilkan, radius die berpengaruh terhadap gaya pembentukan, bila

11

besarnya radius die mendekati besarnya tebal lembaran logam maka gaya

bending yang terjadi semakin kecil sebaliknya apabila besarnya radius die

semakin meningkat maka gaya bending yang terjadi semakin besar.

c). Penekanan

Proses penekanan terjadi setelah proses straghtening, proses ini

merupakan proses terakhir yang menetukan bentuk dari bagian bawah produk

drawing, besarnya gaya tekan yang dilakukan dipengaruhi oleh :

• Keuletan logam

Semakin ulet lembaran logam blank semakin besar kemampuan

blank untuk dibentuk ke dalam bentuk yang beranekaragam dan tidak

mudah terjadi sobek pada saat proses penekanan, keuletan logam yang

kecil mengakibatkan blank mudah sobek

• Drawability

Drawability adalah kemampuan bahan untuk dilakukan proses

deep drawing, sedangkan nilainya ditentukan oleh Limiting drawing ratio

( maks β ), batas maksimum maks β adalah batas dimana bila material

mengalami proses penarikan dan melebihi nilai limit akan terjadi cacat

sobek (craking).

• Ketebalan Blank

Ketebalan blank mempengaruhi besar dari gaya penekanan yang

dibutuhkan, semakin tebal blank akan dibutuhkan gaya penekanan yang

besar sebaliknya bila blank semakin tipis maka dibutuhkan gaya yang

kecil untuk menekan blank.

• Keuletan logam

Semakin ulet lembaran logam blank semakin besar kemampuan

blank untuk dibentuk ke dalam bentuk yang beranekaragam dan tidak

mudah terjadi sobek pada saat proses penekanan, keuletan logam yang

kecil mengakibatkan blank mudah sobek

• Tegangan Maksimum material

Material blank yang mempunyai tegangan maksimum besar

mempunyai kekuatan menahan tegangan yang lebih besar sehingga produk

tidak mudah mengalami cacat, material dengan tegangan maksimum kecil

mudah cacat seperti sobek dan berkerut.

12

• Temperatur

Dengan naiknya temperatur akan dibutuhkan gaya penekanan yang

kecilhal ini disebabkan kondisi material yang ikatan butirannya semakin

meregang sehingga material mudah untuk dilakukan deformasi.

d). Diameter blank

Diemeter blank tergantung dari bentuk produk yang akan dibuat, apabila

material kurang dari kebutuhan dapat menyebabkan bentuk produk tidak sesuai

dengan yang diinginkan, namun bila material blank terlalu berlebih dari

kebutuhan dapat menyebabkan terjadinya cacat pada produk seperti kerutan pada

pinggiran serta sobek pada daerah yang mengalami bending.

e). Clearance

Clearance atau Kelonggoran adalah celah antara punch dan die untuk

memudahkan gerakan lembaran logam saat proses deep drawing berlangsung.

Untuk memudahkan gerakan lembaran logam pada waktu proses drawing, maka

besar clearence tersebut 7 % - 20 % lebih besar dari tebal lembaran logam, bila

celah die terlalu kecil atau kurang dari tebal lembaran logam, lembaran logam

dapat mengalami penipisan (ironing) dan bila besar clearence melebihi toleransi

20 % dapat mengakibatkan terjadinya kerutan. (Donaldson,1986:73)

f). Strain Ratio

Strain ratio adalah ketahanan lembaran logam untuk mengalami

peregangan, bila lembaran memiliki perbandingan regangan yang tinggi maka

kemungkinan terjadinya sobekan akan lebih kecil.

g). Kecepatan Deep Drawing

Die drawing jenis punch berada diatas dengan nest dapat diberi kecepatan

yang lebih tinggi dibandingkan jenis die yang menggunakan blank holder,

kecepatan yang tidak sesuai dapat menyebabkan retak bahkan sobek pada

material, masing – masing jenis material mempunyai karateristik berbeda

sehingga kecepatan maksimal masing – masing material juga berbeda. Tabel

berikut adalah kecepatan maksimal beberapa jenis material yang biasa digunakan

untuk sheet metal drawing.

13

Tabel 2.1 : Jenis material dan kecepatan maksimal draw dies

Material kecepatan

Aluminium O,762 m/s

Brass 1,02 m/s

Coppe 0,762 m/s

Steel 0,279 m/s

Steel,stenlis 0,203 m/s

( D. Eugene Ostergaard ;1967 : 131)

2.3. Sheet Metal

Sheet metal pada umumnya berbentuk lembaran dan yang lebih tipis

berupa gulungan (coil). Dari komposisi kimianya, sheet metal dapat dibagi

menjadi 2 kelompok, yaitu kelompok ferro dan non-ferro. Contoh sheet metal

kelompok ferro adalah baja karbon, baja paduan, baja tahan karat. Yang tersedia

dipasaran dengan spesifikasi kualitas dan permukaan (surface finished) bervariasi.

Komponen sheet metal yang berada dibagian luar, yang menunjang keindahan

produk, harus terbuat dari sheet metal dengan kualitas permukaan yang baik.

Contoh sheet metal kelompok non ferro adalah aluminium,paduan aluminium,

paduan magnesium, paduan zinc, paduan titanium.

Sifat-sifat yang dimiliki sheet metal antara lain sebagai berikut:

1. Mampu bentuk yaitu sifat dari material sheet metal yang mudah atau

sulit dibentuk. Mampu bentuk tidak ada korelasi yang pasti antara sifat-

sifat mekanik dari sheet metal;

2. Sheet metal dengan mampu bentuk yang baik dapat dipakai untuk

membuat produk sheet metal yang proses utamanya adalah drawing dan

deep drawing;

3. pada umumnya sheet metal yang mempunyai yield point rendah dan

elongation yang baik memiliki mampu bentuk yang baik pula.

Kemudian sesuai dengan fungsi dan kegunaannya maka terdapat berbagai

jenis sheet metal, antara lain sebagai berikut:

1. Rolled Constructional Sheet- plat baja konstruksi, dirancang untuk

memenuhi fungsi kekuatan –SS34 dan SS41;

2. Hot Rolled Sheet dan Cold Rolled Sheet- plat baja yang dirancang

untuk memenuhi persyaratan untuk dibentuk (formability) dan

kehalusan permukaan (Cold Rolled Sheet);

14

3. Stainless steel Sheet- baja tahan karat, tetapi dapat terjadi work

hardening;

4. Electrical Steel Sheet- digunakan untuk membuat core/ inti dari motor

listrik dan trafo dengan ketebalan antara 0,35 s.d 0,5 mm;

5. Open Steel Coil yaitu rimmed steel yang sudah mendapat perlakuan

panas khusus untuk meningkatkan mampu bentuk. Namun, mampu

bentuknya berada diantara killed steel dan rimmed steel (Rony

Sudarmawan,2009).

2.3.1. Teori Pembentukan Logam

Teknik pembentukan logam merupakan proses yang dilakukan dengan

cara memberikan perubahan bentuk pada benda kerja. Perubahan bentuk ini dapat

dilakukan dengan cara memberikan gaya luar sehingga terjadi deformasi plastis.

Aplikasi pembentukan logam ini dapat dilihat pada beberapa contohnya seperti

pengerolan (rolling), pembengkokan (bending), tempa (forging), ekstrusi

(extruding), penarikan kawat (wire drawing), penarikan dalam (deep drawing),

dan lain-lain.

Tahapan yang dilakukan dalam proses pembentukan untuk suatu

konstruksi ini meliputi:

1. Mendesain alat sesuai dengan fungsi dan kegunaannya

2. Menganalisa konstruksi pelat terhadap dan pembebanan

3. Membuat gambar desain

4. Menentukan jenis bahan pelat

5. Menentukan metode penyambungan dan penguatan

6. Menentukan metode perakitan

7. Membuat gambar kerja konstruksi alat

8. Membuat gambar bentangan

9. Melakukan pemotongan awal (pre cutting)

10. Melakukan pemotongan bahan pelat

11. Melakukan proses pembentukan

12. Menentukan alat bantu atau model

13. Metode perakitan

15

14. Pengukuran dimensi konstruksi

15. Uji coba konstruksi

16. Finishing

2.3.2. Stamping

Stamping adalah proses membentuk huruf, simbol, atau lainnya pada

permukaan sheet metal, dimana bagian dasarnya tetap rata dan pressing capacity

yang diperlukan cukup besar (Rony Sudarmawan,2009).

Urutan proses stamping press yang lengkap adalah sebagai berikut:

1. Blanking;

2. Drawing;

3. Pierching;

4. Trimming;

Process blanking adalah prosess pemotongan material pelat agar didapat

ukuran material sesuai dengan yang diharapkan, dan penggunaan material

seefisien mungkin, dengan waste material sesedikit mungkin. Yang perlu

diperhatikan dalam proses blanking adalah sebagai berikut :

1. Design blanking die;

2. Design blanking punch;

3. Pemilihan material dan proses hardening untuk die dan punch;

4. Poleransi antara die dan punch, harus sesuai dengan perhitungan yang

tepat agar tidak timbul barr pada produk;

5. Jenis, ketebalan, dimensi material yang akan diblanking(Diemold,2010).

Drawing adalah proses pembentukan sheet metal yang dalam dan kontur

kompleks sehingga memerlukan blank holder dan air cushion/spring untuk

mengontrol aliran dari material serta diperlukan bead atau tahanan untuk menahan

aliran material yang terlalu cepat. Untuk menghasilkan produk yang baik, maka

harus menggunakan sheet metal khusus proses drawing dan mesin press hidrolik.

Piercing adalah proses pemotongan sheet metal untk membuat lubang

pada permukaan yang rata ataupun kontur. Lubang yang dihasilkan bisa berbentuk

16

bulatatau bentuk lainya, tergantung bentuk punch. Pada proses piercing terdapat

scrap.

Trimming adalah proses pemotongan bagian yang tidak diperlukan dari

proses drawing atau forming untuk mendapatkan ukuran akhir. Proses trimming

akan meninggalkan bagian yang tidak berguna atau scrap (Rony

Sudarmawan,2009).

2.3.3 Operasi Pemotongan

Pemotongan lembaran pelat disesuaikan dengan aksi pemotongan antara

dua buah mata pisau pemotong. Aksi pemotongan ada empat tahapan seperti

terlihat pada Gambar 1 yaitu: (1) Sebelum pons (mata pisau bagian atas)

menyentuh lembaran pelat (benda kerja) di mana kecepatan pons bergerak dengan

kecepatan v = 0 tanpa beban; (2) Pons mulai menyusup masuk ke permukaan lalu

bergerak menuju cetakan dengan kecepatan v1 dan gaya sebesar F. Pisau bagian

dalam (die) yang diam menahan tekanan pons terhadap benda kerja kerja maka

terjadilah deformasi plastis pada benda kerja; (3) Berikutnya Pons terus bergerak

menekan dan menyusup ke benda kerja, maka bagian ini akan diperoleh

permukaan pemotongan yang lebih halus. Secara umum daerah penyusupan

diperkirakan sebesar 1/3 tebal lembaran benda kerja; (4) Bila penekanan

diteruskan terhadap benda kerja maka akan terjadi keretakan (fracture) terhadap

sisi pemotongan benda kerja. Jika kelonggaran (clearance) antara pons dengan

cetakan ditentukan secara tepat dan benar maka dua garis keretakan akan bertemu,

hasil pemisahan kedua benda relatif lebih bersih, atau hanya sedikit sekali terdapat

bagian yang tajam pada hasil pemotongan.

17

Gambar 2.5 Proses Pemotongan Lembaran Pelat Antara Dua Mata Pisau

(Schey J.A., 1987)

Pada Gambar 2.5 diperlihatkan karakteristik keretakan pada hasil

pemotongan pada bagian produk yang terbentuk oleh hasil pemotongan

pembuatan koin.

Gambar 2.6 Karakteristik Sisi Hasil Pembuatan Koin ( Lange K. 1985)

Pada bagian bawah permukaan benda kerja dari hasil pemotongan akan

membentuk radius dan daerah ini disebut dengan rollover atau disebut juga

dengan edge draw in. Hal ini terjadi akibat adanya penekanan awal yang

dilakukan terhadap permukaan pelat/benda kerja terhadap cetakan sehingga terjadi

perubahan bentuk terhadap permukaan yang disebut dengan deformasi plastis.

Menurut Lange K, bentuk ini dipengaruhi oleh, (a) jenis material, (b)

kelonggaran blank, dan (c) ketajaman & bentuk permukaan pons. Bagian atas

rollover terbentuk hasil pemotongan yang lebih halus, daerah ini disebut burrnish

atau smooth-sheared. Ini dihasilkan karena menuyusupnya pelat terhadap cetakan

18

akibat penekanan pons, dan masih mampu ditahan oleh cetakan (pisau bagian

bawah) sehingga terjadi penyayatan/pemotongan bukan karena retak atau dengan

kata lain pons mampu menyusup ke benda kerja sebelum terjadi keretakan pada

benda kerja. Selanjutnya pada bagian atas burrnish disebut dengan daerah

fractured, pada daerah ini terdapat bagian sisi pemotongan yang relatif kasar.

Bagian ini tidak terdapat hasil pemotongan namun terpisahnya atau lepasnya

benda ini adalah akibat adaya pengaruh tekanan sehingga terjadilah pergeseran

akibat adanya keretakan. Pada sisi bagian atas koin hasil pemotongan atau

permukaan yang menyentuh pons disebut burr yang merupakan sisi tajam yang

menonjol. Burr adalah cacat pada bagian sisi potong dari produk sheet metal yang

berupa penajaman sehingga mempengaruhi kualitasnya.

Terbentuknya burr dan besar ketinggiannya (burr height) ditentukan oleh

faktor material produk dan ketajaman alat potong (tools), dan juga dipengaruhi

oleh akibat keausan pada alat potong (tool edges wear) dan kelonggaran antara

pons dengan cetakan yang tepat (optimum clearance).

Pada prinsipnya untuk semua proses cutting gaya-gaya yang terlibat pada

dua sisi potong (cutting edges) yaitu punch dan die adalah shear force, yang sama

besarnya dan saling berlawanan dan jarak antara kedua gaya yang berlawanan

sama dengan clearance antara punch dan die tersebut. Gaya berlawanan yang

berasal dari material sendiri disebut metal’s shear strength.

Salah satu jenis pemotongan, yaitu:

Gambar 2.6. Edge – Trimming Punch (Ivana Suchy.2006)

19

2.3.4 Press Dies

Press dies adalah peralatan produksi atau cetakan yang berfungsi untuk

memotong dan membentuk material sheet metal (plat baja), aluminum sheet (plat

aluminium),stainless steel sheet (plat baja tahan karat), berbagai pipa dan baja

pejal sehingga hasil akhirnya menjadi suatu produk yang kita sebut sebagai sheet

metal product. Press dies terdiri dari beberapa bagian yaitu, upper plate yaitu

bagian penyangga punch, punch retainer, guide bush, dan stipper plate. Lower

plate, bagian yang menyangga die, die retainer, guide pin dan blank holder.

Punch, pisau pemotong atas atau cetakan laki-laki dari press dies yang terikat

pada upper plate. Die, pisau pemotong bawah atau cetakan perempuan dari press

dies (Rony Sudarmawan,2009).

a. Upper die atau punch dan lower die atau die

Die merupakan komponen utama dari konstruksi press dies yang pada

umunya selalu berpasangan, yakni piercing punch dan bottom die, upper die dan

lower die. Fungsi dari punch dan die terbagi atas dua kelompok, yaitu untuk

memotong, misalnya cutting, blanking, piercing, trimming dan untuk membentuk,

misalnya bending, forming, curling, dan drawing.

Beberapa hal penting pada konstruksi punch dan die proses cutting dan

trimming yaitu:

1. kualitas material yang dipakai dari kelompok cold work steel;

2. kekerasan dari punch dan die tergantung pada kualitas material dan

ketebalan dari sheet metal. Untuk sheet metal yang lebih tebal

memerlukan material yang lebih ulet, tetapi tingkat kekerasannya

diturunkan. Kekerasan normal untuk punch/die sekitar 58 s.d 62HRc;

3. konstruksi punch dan die untuk sheet metal yang relatif tipis dan jumlah

produksi yang tidak terlalu banyak dapat menggunakan material SS41

dan membuat sisi potongnya dengan special welding rod. Konstruksi

punch dan die juga perlu memperkirakan dimensi yang sesuai dengan

titik-titik pengikat yang diperlukan.

4. clearance antara punch dan die, untuk material SPCC clearance 4% s.d

5% dari tebal sheet metal. Bila clearance terlalu besar maka akan

terjadi burr pada hasil potongnya (Rony Sudarmawan,2009).

20

Beberapa hal penting dari konstruksi punch dan die proses bending yaitu:

1. Kualitas material sheet tergantung pada jenis proses bending, jumlah

produksi, ketebalan sheet metal. Kualitas material steel untuk proses

bending pada umunya dibawah kualitas proses cutting dan blanking;

2. Kekerasan material akan lebih rendah untuk sheet metal yang tipis dan

lunak (aluminium);

3. Konstruksi bending dies sederhana hanya terdiri dari punch dan die saja;

4. Bagian terpenting dari punch dan die proses bending adalah pada

radiusnya yang berfungsi untuk membentuk dan mengalirnya sheet

metal yang harus dibuat halus dan baik (Rony Sudarmawan,2009).

2.3.5. Heat Treatment

Heat treatment adalah salah satu proses untuk mengubah struktur logam

dengan jalan memanaskan spesimen pada elekrik terance (tungku) selama periode

waktu tertentu kemudian didinginkan dengan media pendingin seperti udara,air,

oli, dan solar yang masing-masing mempunyai kerapatan pendingin yang berbeda-

beda.

Perlakuan panas adalah proses kombinasi antara proses pemanasan dan

proses pendinginan dari suatu logam atau paduannya dalam keadaan padat untuk

mendapatkan sifat-sifat tertentu.Untuk mendapatkan hal ini maka kecepatan

pendinginan dan batas temperatur sangat menentukan (Wiryosumarto dan

Okumura,2000).

a. Jenis-Jenis Heat Treatment :

1. Hardening (pengerasan)

Proses hardening atau pengerasan adalah suatu proses pemanasan

logam sehingga mencapai batas austenit yang homogen. Untuk

mendapatkan kehomogenan ini maka austenit perlu waktu pemanasan

yang cukup, selanjutnya secara cepat dicelupkan ke dalam media

pendingin tergantung pada kecepatan pendinginan yang kita inginkan

untuk mencapai kekerasan.

2. Annealing (pelunakan)

21

Proses annealing adalah proses pemanasan diatas temperatur kritis

selanjutnya dibiarkan beberapa lama sampai temperatur merata disusul

dengan pendinginan secara perlahan-lahan sambil dijaga agar temperatur

luar dan dalam kira-kira sama hingga diperoleh struktur yang diinginkan

dengan menggunakan media pendinginan udara.Tujuan proses annealing.

Tujuan proses annealing yaitu:

a. melunakkan material logam

b. menghilangkan tegangan dalam/sisa

c. memperbaiki butir-butir logam

3. Normalizing

Normalizing adalah proses pemanasan hingga mencapai fase

austenit yang kemudian didinginkan secara perlahan-lahan dlam media

pendingin udara. Hasil pendinginan ini berupa perlit namun hasilnya jauh

lebih mulus dari annealing. Prinsip dari proses normalizing adalah untuk

melunakan logam.

b. Tujuan Utama Heat Treatment

Tujuan utama dari perlakuan panas adalah sebagai berikut:

1. memperlunak (to soften)

Yaitu memperbaiki sifat plastisitas dengan cara mengatur ukuran,

bentuk dan distribusi mikrokonstituennya (fasa atau butiran), serta

keberadaan dislokasi didalam butiran.

2. menghilangkan tegangan sisa (to stress relive)

Yaitu memungkinkan berlangsungnya relaksasi tegangan-tegangan

sisa dengan cara meningkatkan temperatur (memanaskan) sehingga

diperoleh penurunan kekuatan luluh (yield strength) dan meningkatkan

recovery.

3. melakukan homogenisasi (to homogenize)

Yaitu mendapatkan komposisi kimia yang homogen di dalam

butiran (grain). melalui difusi unsur-unsur yang ada dalam paduan logam

pada temperatur tinggi.

4. meningkatkan ketangguhan (to toughen)

22

Yaitu meningkatkan kemampuan paduan logam untuk menyerap energi

dari beban impak dalam selang plastisnya tanpa patah, atau dengan kata

lain meningkatkan luas di bawah kurva tegangan-regangan.

5. memperkeras (to harden)

Yaitu meningkatkan gangguan terhadap slip atau meningkatkan

penahanan terhadap pergerakan dislokasi melalui perubahan ukuran,

bentuk dan distribusi mikrokonstituen.

6. menambahkan unsur kimia melalui permukaan

Yaitu memperbaiki ketahanan aus (wear) dan ketahanan lelah

(fatigue) pada permukaan melalui pembentukan tegangan sisa kompresif

dipermukaan logam yang dihasilkan dari absorpsi atom-atom terlarut

intersisi (C, N, dan lain-lain).

7. meningkatkan sifat fisik

Seperti meningkatkan sifat kemagnetan dengan memperbesar

butiran melalui pengaturan siklus termal (Wiryosumarto dan

Okumura,2000).

23

BAB 3

METODE PENELITIAN

3.1 Tempat Dan Waktu Penelitian

3.1.1 Tempat Penelitian

Adapun tempat dilakukannya studi rancang bangun cetakan cup pada

proses deep drawing menggunakan softwere solidworks 2016 di lakukan di

laboraturium Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Sumatera Utara.

3.1.2 Waktu

Pengujian dilakukan setelah mendapat persetujuan dari pembimbing

hingga selesai.

Tabel 3.1: Tempat Dan Waktu Penelitian

No Kegiatan Jan Feb Mar Apr Mei Juni

1 Study

literature

2 Pembuatan

spesimen

4 Pengujian

Spesimen

5 Evaluasi

data

penelitian

24

3.2 Alat Penelitian

3.2.1 Laptop

Spesifikasi laptop yang di gunakan dalam studi numeric ini adalah sebagai

berikut :

1. Processor : INTEL CORE i5

2. RAM : 4 GB ( 1.47 GB USTABLE ).

3. Operation system : Windows 10 64 bit operation system

3.2.2 Sofware solidworks

Softwere solidworks yang sudah terinstal pada laptop adalah solidworks

2016 64 bit yang di dalamnya terdapat skech gambar 3D dengan persyaratan

system pada computer adalah sebagai berikut :

1. Processor : INTEL COREi5

2. RAM : 4 GB or More.

3. Disk Space: 5 GB or More.

25

3.3 Diagram Alir

\

Gambar 3.1 Diagram alir

Mulai

Perumusan masalah

Konsep Rancangan

Menentukan ukuran cetakan cup

Mendesian rancangan dengan

software solidworks

Persiapan Alat Dan Bahan

Uji Coba Alat

kesimpulan

Pengujian

Selesai

26

3.4 Langkah-langkah pembuatan rancangan cetakan cup pada software

solidworks.

3.4.1 Menggunakan Software Solidworks

Gambar 3.2 Menggunakan Software Solidworks

3.4.2 Klik New Document

Gambar 3.3 Klik New Document

SOLIDWORKS

27

3.4.3 Klik Part Untuk Membuat Spesimen

Gambar 3.4 Klik Part

3.4.4 Klik Ok

Gambar 3.5 Klik Ok

28

3.5. Tahapan Perencanaan Konsep Pembuatan Diameter Hingga Extruded Boss

Base

3.5.1 Klik Front Plane

Gambar 3.6 Klik Front Plane

3.5.2 Klik Sketch Untuk tahapan pembuatan specimen dengan cara bertahap

Gambar 3.7 Klik Sketch

29

3.5.3 Klik Circle Untuk Membuat Lingkaran

Gambar 3.8 Klik Circle

3.5.4 Klik Tanda Merah Pada Front Plane

Gambar 3.9 Klik Tanda Merah Pada Front Plane

30

3.5.5 Bentuk Circle Di Tarik

Gambar 3.10 Bentuk Circle Di Tarik

3.5.6 Klik Feature

Gambar 3.11 Klik Feature

31

3.5.7 Klik Extruded Boss Base

Gambar 3.12 Klik Extruded Boss Base

3.5.8 Klik Untuk Menentukan Ukuran/Tebal

Gambar 3.13 Klik Untuk Menentukan Ukuran/Tebal

32

3.5.9 Hasil Dari Extruded Boss Base

Gambar 3.14 Hasil Dari Extruded Boss Base

3.6 Langkah Pembuatan Diameter Kedalaman

3.6.1 Klik Pada Tengah Base

Gambar 3.15 Klik Pada Tengah Base

33

3.6.2 Klik Circle

3.16 Klik Circle

3.6.3 Klik Lalu Tarik Tanda Pada Tengah Circle

Gambar 3.17 Klik Lalu Tarik Tanda Pada Tengah Circle

34

3.6.4 Hasil Dari Menarik Circle

Gambar 3.18 Hasil Dari Menarik Circle

3.6.5 Klik Features

Gambar 3.19 Klik Features

35

3.6.6 Klik Extruded Cut

Gambar 3.20 Klik Extruded Cut

3.6.7 Menentukan Ukuran

Gambar 3.21 Menentukan Ukuran

36

3.6.8 Hasil Dari Extruded Cut

Gambar 3.22 Hasil Dari Extruded Cut

37

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Konsep Rancangan

4.1.1 Menyalakan Komputer Dan Memilih Software Solidworks

Sebelum memulai proses konsep rancangan menggunakan softwere

solidworks telah terinstal di computer atau laptop siap di gunakan.

Gambar 4.1 Tampilan layar laptop

4.2 Mendesain Model Cetakan Atas

Menentukan ukuran diameter dan membuat cetakan atas

1. Diameter 1 = 40 mm dengan panjang 28,74 mm

2. Diameter 2 = 82,63 mm dengan panjang 17,40 mm


4. Diameter 4 = 48 mm dengan panjang kedalaman 30 mm

5. Panjang keseluruhan cetakan atas 166,64 mm

SOLIDWORKS

38

4.2.1 Tahapan Pembuatan Cetakan Atas

1. Membuat Diamater 1 = 40 mm dengan panjang 28,74 mm

Gambar 4.2 Diamater 1 = 40 mm dengan panjang 28,74 mm

39

2. Membuat Diameter 2 = 82,63 mm dengan panjang 17,40 mm

Gambar 4.3 Diameter 2 = 82,63 mm dengan panjang 17,40 mm

40



41

4. Membuat Diameter 4 = 48 mm dengan panjang kedalaman 30 mm

Gambar 4.5 Diameter 4 = 48 mm dengan panjang kedalaman 30 mm

42

5. Panjang Keseluruhan Cetakan Atas 166,64 mm

Gambar 4.6 Panjang Keseluruhan Cetakan Atas 166,64 mm

Hasil Jadi Cetakan Sambungan Atas

Gambar 4.7 Cetakan sambungan atas

43

4.3 Mendisain Model Cetakan penekuk cup

Menentukan diameter cetakan penekuk cup dan membuat spesimennya:


2. Diameter 2 = 48 mm dengan panjang 30 mm

3. Diameter 3 = 105 mm dengan panjang 95 ,50 mm



6. Diameter 6 = 90,5 mm dengan panjang kedalaman 70 mm

4.3.1 Tahapan Pembuatan Cetakan Penekuk Cup

1. Membuat Diameter 1 = 19 mm dengan panjang 19,60 mm

Gambar 4.8 Membuat Diameter 1 = 19 mm dengan panjang 19,60 mm

44

2. Membuat Diameter 2 = 48 mm dengan panjang 30 mm

Gambar 4.9 Diameter 2 = 48 mm dengan panjang 30 mm

45


Gambar 4.10 Diameter 3 = 105 mm dengan panjang 95,50 mm

46



47



48

6. Membuat Diameter 6 = 90,50 mm dengan panjang kedalaman 70mm

Gambar 4.13 Diameter 6 = 90,50 mm dengan panjang kedalaman 70mm

49

7. Hasil Jadi Cetakan Penekuk Cup

Gambar 4.14 Cetakan penekuk cup

4.4 Mendisain Model Cetakan bawah tempat spesimen di tekuk

Menentukan diameter cetakan penekuk cup dan membuat spesimennya:


2. Diameter 2 = 90,50 mm dengan panjang 60 mm

50

4.4.1 Tahapan Pembuatan Cetakan bawah tempat spesimen di tekuk

1. Membuat Diameter 1 = 35,48 mm dengan panjang kedalaman 20 mm

51

Gambar 4.15 Diameter 1 = 35,48 mm dengan panjang kedalaman 20 mm

2. Membuat Diameter 2 = 90,50 mm dengan panjang 60 mm

52

Gambar 4.16 Diameter 2 = 90,50 mm dengan panjang 60 mm

Hasil jadi Cetakan bawah tempat spesimen di tekuk

Gambar 4.17 Cetakan bawah tempat spesimen di tekuk

4.5 Mendisain Model Cetakan cup full/keseluruhan

Menentukan diameter Cetakan cup full/keseluruhan dan membuat spesimennya:








53

4.5.1 Tahapan Pembuatan Cetakan cup full/keseluruhan



54



55

3. Membuat Diameter 3 = 87,21 dengan panjang 120,50 mm

Gambar 4.20 Diameter 3 = 87,21 dengan panjang 120,50 mm

56



57



58

6. Membuat Diameter 6 = 105 mm dengan panjang 6,70

59

Gambar 4.23 Diameter 6 = 105 mm dengan panjang 6,70

7. Membuat Diameter 7 = 90,50 mm dengan panjang kedalaman 30 mm

60

Gambar 4.24 Diameter 7 = 90,50 mm dengan panjang kedalaman 70 mm

Hasil jadi Cetakan cup full/keseluruhan

Gambar 4.25 Cetakan cup full/keseluruhan

Gambar Teknik Cetakan Cup

Gambar 4.26 Gambar Teknik Cetakan Cup

61

Gambar Asli Cetakan Bawah

Gambar 4.27 gambar asli cetakan bawah

62

Gambar Asli Cetakan Full

Gambar 4.28 gambar asli cetakan full

63

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil rancang bangun cetakan cup pada mesin deep drawing, dapat

disimpulkan beberapa hal yaitu sebagai berikut :

1. Cetakan cup pada deep drawing dapat berfungsi membentuk produk tutup botol

dari bahan aluminium sesuai dengan bentuk dan dimensi yang diinginkan

secara keseluruhan.

2. Produk tutup cup yang di bentuk masih terdapat cacat berupa tekukan yang

tidak teratur yang terdapat pada bagian sisi tutup cup

3. Hasil rancang bangun cetakan cup ini menunjukkan bahwa penyebab tekukan

di sebabkan kurangnya daya penekanan pada mesin deep drawing,karena pada

penekanan pada cetakan cup ini semakin besar daya tekannya maka semakin

baik hasil yang didapat , dan sebaliknya jika rendah daya tekannya maka

kurang baik hasil cup yang didapat.

5.2 Saran

1. Penulis menyarankan untuk lebih mempelajari tentang menggunakan cetakan

cup pada mesin deep drawing dan daya penekananya.

2. Perlu di kaji ulang dalam rancang bangun pembuatan cetakan cup dengan

menggunakan software solidworks

64

DAFTAR PUSTAKA

Hoffman, 1990, Rancang bangun adalah proses perencanaan atau pembuatan alat,

dan teknik yang penting untuk meningkatkan efisiensi manufaktur.

P.C.Sharma, 2001, Drawing adalah salah satu jenis proses pembentukan logam,

dan pada umumnya berupa silinder dan mempunyai kedalaman tertentu.

Rony Sudarmawan, 2009, Stamping adalah proses pembentukan pada permukaan

sheet metal, dimana bagian dasarnya tetap.

Rony Sudarmawan, 2009, Prees dies adalah peralatan produksi atau cetakan yang

berfungsi untuk memotong dan membentuk material.

Wiryosumarto Dan Okumura, 2000, Perlakuan panas adalah proses kombinasi

antara proses pemanasan dan pendinginan dalam keadaan padat untuk

mendapatkan sifat-sifat tertentu.

rancang bangun cetakan cup pada proses deep drawing

Documents